Molekulo

Ĉi tiu artikolo temas pri ero de materio. Por esperantlingva libro rigardu la paĝonMolekuloj (libro).

Molekuloestas kunmetaĵo, elektre neŭtra, de almenaŭ duatomoj,kiuj povas libere ekzisti. Ĝi estas la plej malgranda ero dekemiakorpo konservanta ankoraŭ la ecojn de la tuto kaj nedisigebla per fizikajprocedoj.

Perkemiaj reakcioj,la molekuloj povas esti dividataj en pli malgrandajn eretojn, pluraj molekuloj povas kuniĝi en pli granda molekulo, aŭ du (aŭ pluraj) molekuloj povas interŝanĝi atomojn aŭ atomgrupojn (tiel nomatajradikaloj).

Ekzemploj de ordinara molekulo estas O₂,(du atomoj de oksigeno), kaj CO₂,karbona dioksido,unu atomo dekarbonokaj du deoksigeno.

Priskribo

Molekuloestas la plej malgranda nedividebla parto de purakemia substancokiu havas sian unikan aron de kemiaj proprecoj, tio estas, ties potencialo por elteni ian aron de kemiaj reagoj kun aliaj substancoj. Tamen, tiu difino bone funkcias nur por substancoj kiuj estas komponitaj el molekuloj, kio ne okazas en multaj substancoj (vidu sube). Molekuloj estas tipe aro de atomoj kunligitaj perkovalentaj ligoj,tiel ke la strukturo estas elektre neŭtrala kaj ĉiuj valentaj elektronoj estas parigitaj kun aliaj elektronoj ĉu per ligoj ĉu en izolaj paroj.

Tiel, molekuloj ekzistas kiel elektre neŭtralaj unuoj, male al jonoj. Kiam tiu regulo estas rompita, havigante al la "molekulo" ŝarĝon, la rezulto estas foje nomita molekula jono aŭ pluratoma jono. Tamen, la diskreta kaj separata naturo de la molekula koncepto kutime postulas, ke molekulaj jonoj aperu nur en bone-separata formo, kiel direktita radio en vakuo enmas-spektromezurilo.Ŝarĝitaj pluratomaj kolektoj ekzistantaj en solidoj (por ekzemplo, komunaj sulfataj aŭ nitrataj jonoj) estas ĝenerale nekonsiderataj "molekuloj" en kemio. Kelkaj molekuloj enhavas unu aŭ pliajn neparigitajn elektronojn, kreanteradikalojn.Plej radikaloj estas kompare reagemaj, sed kelkaj, kiel laNitrogena monooksido(NO) povas esti stabilaj.

Struktura formulode molekulo debenzeno(C₆H₆).

La "inertaj" aŭnoblagasaj elementoj(heliumo,neono,argono,kriptono,ksenonokajradono) estas komponitaj el izolaj atomoj kiel plej malgranda diskreta unuo, sed la aliaj izolaj kemiaj elementoj konsistas el ĉu molekuloj aŭ ĉu retoj de atomoj ligitaj unuj al aliaj iel. Identigeblaj molekuloj komponas familiarajn substancojn kiel akvo, aero, kaj multajn organikajn komponaĵojn kiel alkoholo, sukero, benzino, kaj la variajkuraciloj.

Tamen, ne ĉiuj substancoj aŭ kemiaj komponaĵoj konsistas el diskretaj molekuloj, kaj ja plej el la solidaj substancoj kiuj dormas la solidan kruston, mantelon kaj kernon de la Tero estas kemiaj komponaĵoj sen molekuloj. Tiuj aliaj tipoj de substancoj, kiel la jonaj komponaĵoj kaj la ĉensolidoj, estas organizitaj tiel ke mankas la ekzisto de identigeblaj molekulojper se.Anstataŭe, tiuj substancoj estas studataj kielunuecaj formulojaŭunuecaj ĉelojkiel la plej malgranda ripetata strukturo ene de la substanco. Ekzemploj de tiaj substancoj estas mineralaj saloj (kiel latablosalo), solidoj kiel karbono kaj diamantoj, metaloj, kaj familiarajsilicokajsilikatmineralojkielkvarcokajgranito.

Unu el la ĉefaj karakteroj de molekulo estas ties geometrio ofte nomata tiesstrukturo.Kvankam la strukturo de diatomaj, triatomaj aŭ kvar-atomaj molekuloj povas esti triviala (linia, angula piramida ktp.), la strukturo de pluratomaj molekuloj, kiuj estas konstituitaj de pli ol ses atomoj (de kelkaj elementoj) povas esti ŝlosila pro sia kemia naturo.

Struktura formulo

Pli detalaj informoj troveblas en artikoloStruktura formulo.

Lastruktura formuloestas speco de ĥemia formulo. Ĝi indikas la strukturon (spacan aranĝon), laŭ kiu laatomojde diversaj elementoj konsistigas unu molekulon dekemia kombinaĵo.

Struktura formulo notas la elementojn per iliaj simbolaj literoj. Por noti la strukturon ekzistas diversaj metodoj:

Oni ligas la atomojn, kiuj estas kemie ligitaj, per strekoj, iel projekciante la tri-dimensian strukturon de la molekulo al du-dimensia desegnaĵo.
Enorganika kemioestas kutimo ne marki la atomojn dekarbonokajhidrogeno;ĉiu sen-litera fino de streko estas implicite karbona atomo, kaj ĉiu nesaturita ligo de karbona atomo estas implicite hidrogena atomo. Tia formulo nomiĝasskeleta formulo.
Se kombinaĵo konsistas el atom-grupoj, kies interna strukturo estas klara, oni notas tiujn grupojn per iliaresuma formulo.Ekzemplemetila grupoestas skribata CH₃,ankaŭ en struktura formulo. Per tio ofte eblas noti strukturan formulon unudimensie, do en teksta linio, ekzemplepropanonkiel CH₃CH₂CH₃.Eblas uzi rondajn krampojn por grupigi atomojn. Tiaj formuloj nomiĝasduon-strukturaj formuloj.
Se simpla kombinaĵo havas nur unuizomeron,sufiĉas indiki la resuman formulon. Ekzemple estas klare, ke la strukturo deakvo(H₂O) povas esti nur molekulo H-O-H.

Movoj

LaBrown-a movado,aŭ pli esperantebraŭna movado,matematikepriskribas la hazardajnmovojnde "granda"partiklo,enmetita en likvon, kaj kiu kolizias kontraŭ aliaj "malgrandaj" partikloj (tio estasla molekuloj en lalikvo). La rezulto estas malregula movado de la granda partiklo, kiun la botanikistoRobert Brownunufoje priskribis en1827.Li observis movojn de partikloj enpolenerojdeClarkia pulchella(speco de natura floro en Nord-Ameriko), kaj poste de aliaj diversajplantoj.

Molekula mekaniko

Pli detalaj informoj troveblas en artikoloMolekula mekaniko.

Molekula mekanikoestas metodaro kiun oni kelkfoje kvalifikas kiel branĉo kaj deteoria kemiokaj dekomputika kemio.Ĝi, per uzo de laklasika mekanikoklopodas modelumi molekulajn sistemojn. Lapotencialan energionde ĉiu ajn sistemo oni kalkulas perfortokampoj.Molekula mekaniko povas esti uzata por pristudi kaj malgrandajn molekulojn kaj grandegajn biologiajn sistemojn.

Ĉiu molekulmekanika metodo havas la jenajn ecojn:

Ĉiu atomo estas modelumata kvazaŭ ĝi estu simplapartiklo.
Al ĉiu partiklo oni asignasradiuson(ofte laRadiuso de van der Waals) kaj konstantan netanŝargon(ĝenerale atingataj el kvantumaj kalkuloj^kaj/_aŭeksperimentoj).
Kemiajn ligojn oni vidas kiel "risortaro" kies ekvilibra distanco egalas al la eksperimenta aŭ kalkulita ligolongo.

Teoriaj aspektoj

La studo de molekuloj pere de la molekulafizikokaj lateoria kemioestas bazita ĉefe surkvantumaj mekanikojkaj temas esence pri la kompreno de lakemia ligo.La plej simpla el la molekuloj estas la hidrogenmolekulajono,H₂⁺,kaj la plej simpla el ĉiuj kemiaj ligoj estas launu-elektrona ligo.H₂⁺estas kombinaĵo el du pozitive ŝarĝitajprotonojkaj unu negative ŝarĝitaelektrono,kio signifas, ke laEkvacio de Schrödingerpor la sistemo povas esti solvita pli facile pro la manko de elektron–elektrona opozicio. Per la disvolvigo de rapidaj ciferecaj komputiloj, proksimumaj solvoj por pli komplikaj molekuloj ebliĝis kaj ili estas unu el la ĉefaj aspektoj dekomputika kemio.

Klopodante difini rigore ĉu aranĝo de atomoj estassufiĉe stabilapor esti konsiderata molekulo, laIUTAK(Internacia Unio de Teoria kaj Aplika Kemio) sugestas, ke ĝi "devas korespondi al depresio de la surfaco de la potenciala energio kiu estas sufiĉe profunda por limigi almenaŭ unu vibrostaton".^[1]Tiu difino ne dependas el la naturo de la interagado inter la atomoj, sed nur je la forto de la interagado. Fakte, ĝi inkludas malfortajn ligospecojn kiuj tradicie ne estas konsiderataj molekuloj, kiel la dimero deheliumo,He₂,kiu havas unu vibran ligostaton^[2]kaj estas izole ligita, kio estas ŝajne observebla je tre malaltaj temperaturoj.

Ĉu jes aŭ ne aranĝo de atomoj estassufiĉe stabilapor esti konsiderata molekulo estas esence funkcia difino. Filozofie, molekulo ne estas fundamenta ento (kontraste, por ekzemplo, alelementa partiklo); anstataŭe, la koncepto de molekulo estas la kemia maniero fari utilan aserton pri la fortoj de atom-skalaj interagadoj en la mondo kiun oni observas.

Bildaro

Vidu ankaŭ

Notoj

↑IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2a eld. (the "Gold Book" ) (1997). reta korektita versio: (2006–) "Molecule". doi:10.1351/goldbook.M04002
↑Anderson JB (Majo 2004). “Comment on" An exact quantum Monte Carlo calculation of the helium-helium intermolecular potential "[J. Chem. Phys. 115, 4546 (2001)]”,J Chem Phys120(20),p. 9886–7.doi:10.1063/1.1704638.Bibkodo:2004JChPh.120.9886A.